Biomechanik: Grundlagen und Anwendungen auf den menschlichen by Hans Albert Richard, Gunter Kullmer

By Hans Albert Richard, Gunter Kullmer

Dieses Lehrbuch behandelt anschaulich mit aussagekräftigen Abbildungen die Grundlagen der Biomechanik sowie Anwendungen auf den menschlichen Bewegungsapparat. Schwerpunkte sind die Statik und Festigkeitslehre des Stütz- und Bewegungsapparates sowie die Kinematik und Kinetik der Bewegungen. Zudem werden Aufbau und Funktion des Bewegungsapparates beschrieben sowie Simulationen mittels der Finite-Elemente-Methode vorgestellt. Zahlreiche Anwendungsbeispiele aus den Bereichen activity und Medizin verdeutlichen die vielseitigen Möglichkeiten für einen sinnvollen und erfolgreichen Einsatz der Biomechanik.

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55–57% der Körpergröße hK, Bild 2-21. S hK Bild 2-21 Schwerpunkt des Menschen beim aufrechten Stand (mit angelehnten Armen) hS Wie Bild 2-22 zeigt, verschiebt sich die Lage des Schwerpunkts bei verschiedenen Körperhaltungen. S S S Bild 2-22 Lage des Schwerpunkts bei unterschiedlichen Körperhaltungen Beispiel 2-7 Eine Person hängt wie dargestellt am Reck. SO,K ist dabei der Gesamtschwerpunkt von Oberkörper und Kopf, SB der Teilschwerpunkt der Beine. Man beantworte und bestimme: a) Kann sich die Person ohne Mühe in der dargestellten Position halten?

Es liegt also ein ebener Belastungszustand in der Scheibenebene vor. Im menschlichen Bewegungsapparat existieren nach dieser Definition keine Scheiben. Platten und Schalen unterliegen in der Regel einer räumlichen Belastung. Eine Platte ist somit in der Lage auch Kräfte senkrecht zur Ebene sowie Momente zu übertragen. Schalen können z. B. als gekrümmte Platten aufgefasst werden. Eine Platte ist in diesem Sinne die Kniescheibe. Schalen sind die Schädelknochen und die Beckenschaufeln. Sonstige Strukturen (Körperteile), die weder eine längliche oder eine ebene Gestalt haben, sind in der Lage allgemein dreidimensionale Belastungen und somit innere Kräfte und Momente (Schnittgrößen) zu übertragen.

A) b) Gy 1 G 1 2 Gx Gx Gy 2 ij Bild 2-29 Gelenke als bewegliche Verbindungen zwischen Körperteilen a) Zwei Körperteile 1 und 2 sind durch ein Gelenk G verbunden b) Im Gelenk werden z. B. 6 Wechselwirkung des Bewegungsapparats mit der Umgebung Technische Tragwerke z. B. Brücken, Decken, usw. können ihre Funktion nur erfüllen, wenn sie stabil gelagert sind. Sie dürfen sich bei den möglichen Belastungen nicht bewegen, d. h. nicht verdrehen und verschieben. In der Technischen Mechanik unterscheidet man insbesondere drei grundlegende Lagerungsarten.

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